CN112823556A - 用于波束管理的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作接入节点的方法包括：根据通信波束从用户设备(user equipment，UE)接收运动信息，根据所述运动信息确定所述UE的预测区域，根据所述UE的预测区域配置多个跟踪波束，发送所述多个跟踪波束。

Description

用于波束管理的系统及方法
相关申请交叉引用
本申请要求于2018年9月24日提交的申请号为62/735,406、发明名称为“用于波束管理的系统及方法(System and Method for Beam Management)”的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明大体上涉及一种用于数字通信的系统及方法，在具体实施例中，涉及一种用于对跟踪波束进行波束管理的系统及方法。
背景技术
第五代(fifth generation，5G)新空口(New Radio，NR)系统架构的一种可能部署场景使用高频(high frequency，HF)(6千兆赫(GHz)及以上，例如毫米波(millimeterwave，mmWave))工作频率，从而利用比拥挤的较低频率下更大的可用带宽、产生更少干扰。然而，路径损耗是一个重要问题，而波束赋形可以用来解决高路径损耗。
通常使用跟踪波束来让用户设备(user equipment，UE)进行测量以确定最佳通信波束，然后向服务所述UE的接入节点上报该最佳通信波束。使用所上报的最佳通信波束进行通信。然而，这些波束的波束宽度相对较窄。因此，根据通信设备的移动性，固定跟踪波束配置可能不允许高移动性UE在移出接入节点的服务波束的覆盖范围之外并失去连接之前进行所需测量。或者，另一方面，需要大量跟踪波束相关的大量开销来保证高移动性UE的覆盖范围。因此，需要各种用于管理跟踪波束的系统及方法。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于操作接入节点的计算机实现方法。所述方法包括：所述接入节点根据通信波束从用户设备(user equipment，UE)接收运动信息，所述接入节点根据所述运动信息确定所述UE的预测区域，所述接入节点根据所述UE的预测区域配置多个跟踪波束，所述接入节点发送所述多个跟踪波束。
根据所述第一方面，在所述计算机实现方法的第一种实现方式中，所述运动信息与所述接入节点有关。
根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第二种实现方式中，所述配置多个跟踪波束包括：指定所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第三种实现方式中，所述运动信息包括所述UE的方向信息或所述UE的速度信息中的至少一种。
根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第四种实现方式中，所述计算机实现方法还包括：所述接入节点从所述UE接收更新后的运动信息，所述接入节点根据所述更新后的运动信息适配所述多个跟踪波束。
根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第五种实现方式中，所述适配所述多个跟踪波束包括：调整所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
根据所述第一方面或所述第一方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第六种实现方式中，所述多个跟踪波束包括至少一个信道状态信息参考信号(channelstate information reference signal，CSI-RS)资源集。
根据第二方面，提供了一种用于操作UE的计算机实现方法。所述方法包括：所述UE通过内置传感器检测所述UE的运动信息，所述UE根据通信波束向接入节点发送所述运动信息，所述UE接收至少一个跟踪波束，其中，所述至少一个跟踪波束根据所述运动信息配置。
根据所述第二方面，在所述计算机实现方法的第一种实现方式中，所述运动信息包括所述UE的方向信息或所述UE的速度信息中的至少一种。
根据所述第二方面或所述第二方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第二种实现方式中，所述计算机实现方法还包括：所述UE通过所述内置传感器检测所述UE的更新后的运动信息，所述UE向接入节点发送所述更新后的运动信息。
根据所述第二方面或所述第二方面的任一上述实现方式，在所述计算机实现方法的第三种实现方式中，所述计算机实现方法还包括：所述UE将所述运动信息投影到坐标系上，得到所述运动信息的分量。
根据第三方面，提供了一种接入节点。所述接入节点包括：含有指令的非瞬时性存储器以及与所述存储器通信的一个或多个处理器。所述一个或多个处理器执行所述指令以：根据通信波束从UE接收运动信息，根据所述运动信息确定所述UE的预测位置，根据所述UE的预测位置配置多个跟踪波束，发送所述多个跟踪波束。
根据所述第三方面，在所述接入节点的第一种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：指定所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
根据所述第三方面或所述第三方面的任一上述实现方式，在所述接入节点的第二种实现方式中，所述运动信息包括所述UE的方向信息或所述UE的速度信息中的至少一种。
根据所述第三方面或所述第三方面的任一上述实现方式，在所述接入节点的第三种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：从所述UE接收更新后的运动信息，根据所述更新后的运动信息适配所述多个跟踪波束。
根据所述第三方面或所述第三方面的任一上述实现方式，在所述接入节点的第四种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：调整所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
根据所述第三方面或所述第三方面的任一上述实现方式，在所述接入节点的第五种实现方式中，所述多个跟踪波束包括至少一个信道状态信息参考信号(channel stateinformation reference signal，CSI-RS)资源集。
根据第四方面，提供了一种UE。所述UE包括：含有指令的非瞬时性存储器以及与所述存储器通信的一个或多个处理器。所述一个或多个处理器执行所述指令以：通过内置传感器检测所述UE的运动信息，根据通信波束向接入节点发送所述运动信息，接收至少一个跟踪波束，其中，所述至少一个跟踪波束根据所述运动信息配置。
根据所述第四方面，在所述UE的第一种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：通过所述内置传感器检测所述UE的更新后的运动信息，向接入节点发送所述更新后的运动信息。
根据所述第四方面或所述第四方面的任一上述实现方式，在所述UE的第二种实现方式中，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：将所述运动信息投影到坐标系上，得到所述运动信息的分量。
一个优选实施例的优点在于，将UE的运动信息提供给服务所述UE的接入节点，所述接入节点使用所述运动信息，能够预测所述UE的位置(或区域)并能够根据所述预测位置来配置跟踪波束。所述接入节点还可以预测所述UE的运动，并配置跟踪波束来覆盖所述UE随时间的运动。因此，配置跟踪波束为所述UE提供足够的覆盖范围相比于在不知道或不预测所述UE的位置或运动的情况下配置差不多数量的跟踪波束，可能性更大。
附图说明
为了更全面地理解本发明示例性实施例及其优点，现在参考下面结合附图进行的描述。
图1示出了一种示例性无线通信系统。
图2示出了一种通信系统，突出了接入节点和UE之间的一种示例性信道结构。
图3示出了一种无线通信系统，突出了波束故障和波束故障恢复。
图4示出了一种示例性通信系统，突出了UE移动性带来跟踪问题的一种情况。
图5为根据本文提供的示例性实施例的UE的移动性信息和将移动性信息投影到正交坐标系上的一个示例的示意图。
图6A示出了根据本文提供的示例性实施例的一种示例性通信系统，突出了在与UE的波束指向(boresight)正交的方向上的运动。
图6B示出了根据本文提供的示例性实施例的一种示例性通信系统，突出了在与UE的波束指向几乎平行的方向上的运动。
图7A示出了根据本文提供的示例性实施例的一种通信系统，突出了根据UE的运动信息配置跟踪波束的一个示例。
图7B示出了根据本文提供的示例性实施例的一种通信系统，突出了根据UE的运动信息配置跟踪波束的第二示例。
图8为根据本文提供的示例性实施例的在接入节点根据运动信息配置跟踪波束的过程中发生的示例性操作的流程图。
图9为根据本文提供的示例性实施例的在UE上报运动信息和测量跟踪波束的过程中发生的示例性操作的流程图。
图10示出了根据本文提供的示例性实施例的一种示例性通信系统。
图11A和图11B示出了可以实现根据本发明的各种方法和教导的示例性设备。
图12为可以用于实现本文公开的各种设备和方法的一种处理系统的框图。
具体实施方式
图1示出了一种示例性无线通信系统100。通信系统100包括服务用户设备(userequipment，UE)115的接入节点105。在第一工作模式下，往返于UE 115的通信经过接入节点105。在第二工作模式下，往返于UE 115的通信不经过接入节点105，但是，接入节点105通常分配UE 115用来通信的资源。接入节点通常还可以称为3G基站(NodeB)、演进型基站(evolved NodeB，eNB)、下一代(next generation，NG)基站(gNB)、主eNB(MeNB)、辅eNB(SeNB)、主gNB(MgNB)、辅gNB(SgNB)、网络控制器、控制节点、基站、接入点、传输点(transmission point，TP)、传输接收点(transmission-reception point，TRP)、小区、载波、宏小区、毫微微小区、微微小区等，而UE通常还可以称为移动站、手机、终端、用户(user)、订户(subscriber)、台站(station)等。根据第三代合作伙伴计划(ThirdGeneration Partnership Project，3GPP)长期演进(long term evolution，LTE)、先进LTE(LTE-A)、5G、5G LTE、5G NR、高速分组接入(High Speed Packet Access，HSPA)、Wi-Fi802.11a/b/g/n/ac/ad/ax/ay等一个或多个无线通信协议，接入节点可以提供无线接入。可以理解的是，通信系统可以采用能够与多个UE通信的多个eNB，但为了简单起见，仅示出了一个eNB和一个UE。
如上文所述，在高频(high frequency，HF)(6千兆赫(GHz)及以上，例如毫米波(millimeter wave，mmWave))工作频率下操作的通信系统存在高路径损耗，而波束赋形可以用来解决高路径损耗。如图1所示，接入节点105和UE 115均使用波束赋形发送和接收进行通信。例如，接入节点105使用波束110和112等多个通信波束进行通信，而UE 115使用波束120和122等多个通信波束进行通信。
波束可以是码本预编码的上下文中的一组预定义波束赋形权重，也可以是非码本预编码的上下文中的一组动态定义的波束赋形(例如特征波束赋形(Eigen-basedbeamforming，EBB))权重。波束还可以是一组预定义的相移预处理器，在射频(radiofrequency，RF)域中组合来自天线阵列的信号。应当理解，UE可以依赖码本预编码来发送上行信号和接收下行信号，而TRP可以依赖非码本预编码来形成某些辐射方向图，从而发送下行信号或接收上行信号。
图2示出了一种通信系统200，突出了接入节点205和UE 210之间的一种示例性信道结构。在双向通信实现方式中，接入节点205和UE 210之间存在下行信道220和上行信道230。下行信道220和上行信道230均可以包括多个单向信道。如图2所示，下行信道220包括物理下行共享信道(physical downlink shared channel，PDSCH)222和物理下行控制信道(physical downlink control channel，PDCCH)224等等，而上行信道230包括物理上行控制信道(physical uplink control channel，PUCCH)232和物理上行共享信道(physicaluplink shared channel，PUSCH)234等等。下行信道220或上行信道230还可以包括其它信道，但图2未示出。
图3示出了一种无线通信系统300，突出了波束故障和波束故障恢复。通信系统300包括服务UE 315的接入节点305。如图3所示，接入节点305和UE 315均使用波束赋形发送和接收进行通信。例如，接入节点305使用波束310和312等多个通信波束进行通信，而UE315使用波束320和322等多个通信波束进行通信。
最初，接入节点305和UE 315通过包括波束310和322的波束对链路(beam pairlink，BPL)325进行通信。但是，由于存在堵塞或UE移动性，BPL 325发生故障。UE 315从接入节点305检测候选波束312来替换故障波束310等。UE 315通过向接入节点305发送波束故障恢复请求(beam failure recovery request，BFRQ)，启动波束故障恢复。在完成波束故障恢复后，建立BPL 330(包括波束312和320)。
当2个以上参考信号、数据信号或资源有关系，使得可以认为它们具有相似特性时，就称它们存在准共址(quasi collocated，QCL)关系。QCL关系可以指2个以上参考信号、数据信号或资源之间存在时间、频率、代码或空间关系，而空间QCL是指2个以上参考信号、数据信号或资源之间仅存在空间关系。空间QCL信息可以包括资源和信号(例如信道状态信息参考信号(channel status information reference signal，CSI-RS)资源和宽带参考信号(wideband reference signal，WBRS))之间的关联关系，或者各个WBRS之间的关联关系，或者CSI-RS资源和波束赋形随机接入信道(beamformed random access channel，BRACH)之间的关联关系。例如，在一对一关联关系中，每个CSI-RS信号与一个WBRS相关联，使得用于CSI-RS信号的发射预编码器与用于WBRS的发射预编码器相同。又如，每个CSI-RS信号与一个WBRS相关联，使得用于CSI-RS信号的发射预编码器与用于WBRS的发射预编码器相同。再如，第一WBRS与第二WBRS相关联，使得用于第二WBRS的发射预编码器与用于第一WBRS的发射预编码器相同。多个CSI-RS信号可能与单个WBRS相关联，反之亦然。空间QCL信息可以存储为表格，也可以存储在设备的存储器中。空间QCL信息包括CSI-RS和WBRS之间的关联关系。UE可以使用空间QCL信息，从WBRS波束索引中确定CSI-RS波束索引，反之亦然。例如，在一对一关联关系中，每个CSI-RS信号与一个WBRS相关联。多个CSI-RS信号可能与单个WBRS相关联，反之亦然。
现代无线通信系统的一个重要特征是允许UE不按照预定方式移动。在3GPP LTE中，CSI-RS资源可以分配用于跟踪目的。CSI-RS资源在不同的角度方向上(通常以扫描方式)发送，并且使UE能够进行测量以确定UE的最佳通信波束。例如，UE可以使用3个不同通信波束检测CSI-RS资源，UE的最佳通信波束可以是测量最高值的通信波束。然而，由于在高载波频率下操作的5G NR通信系统使用的波束赋形通信波束具有相对较窄的波束宽度，所以跟踪能力可能会容易受到UE运动的影响。例如，UE的运动会迅速使UE移出通信波束的覆盖区域。
图4示出了一种示例性通信系统400，突出了UE移动性带来跟踪问题的一种情况。如图4所示，接入节点405和UE 410分别通过通信波束415和417进行通信。然而，接入节点405已经配置其跟踪波束与UE 410的移动性无关，UE 410在跟踪波束覆盖区域的相反方向上移动。因为UE 410在相反方向上移动，UE会移出跟踪波束的覆盖区域，导致UE 410无法检测到接入节点405发送的任何跟踪波束。因此，在第一时间，UE 410已经移到新位置(为避免混淆，将新位置上的UE 410示为UE 411)。由于UE 410已经移动，UE 410和接入节点405有可能断开连接，而且UE 410无法找到任何新波束，因为在新位置跟踪波束覆盖不到UE 410。
UE的移动性对跟踪UE以及UE与接入节点保持连接的能力有很大影响。因此，如果接入节点知道与UE移动性相关的信息，则接入节点可以使用该信息来管理跟踪波束等通信波束。
在3GPP LTE中，配置CSI-RS资源用于跟踪目的可以根据CSI-RS资源的周期和偏移量进行。例如，CSI-RS资源的周期可以在4个时隙到640个时隙之间，偏移量为0到CSI-RS资源的周期减1中的任一值。因此，配置跟踪波束具有很大的灵活性，包括跟踪波束数量、跟踪波束周期和跟踪波束频率。此外，接入节点可以调整用于发送CSI-RS资源的波束赋形，以实现更大灵活性，例如波束宽度和波束赋形增益。
根据一个示例性实施例，提供了一种使用UE的运动信息进行波束管理的系统及方法。接入节点使用所述运动信息来配置跟踪波束，为所述UE确定最佳通信波束。在一个实施例中，所述接入节点使用所述运动信息来预测所述UE的位置或区域，所述接入节点配置一个或多个跟踪波束，向所述UE提供跟踪波束覆盖范围。
通常，预测位置比预测区域精确，预测位置约为数十英尺等，而预测位置约为波束宽度覆盖区域的一小部分等。然而，预测位置和预测区域均是对UE在将来某个时间所处位置的预测。因此，可以认为UE的预测位置是该UE具有更强容错能力的预测区域。由此，预测区域用来指代预测区域和预测位置两者，差别仅在于容错能力。类似于并可用于替代预测(如预测UE的区域中的预测)的术语是估计(如估计UE的区域中的估计)。
在一个实施例中，所述接入节点配置一个或多个跟踪波束，随时间向所述UE提供跟踪波束覆盖范围，其中，所述一个或多个跟踪波束根据UE运动信息随时间在预测区域内向所述UE提供覆盖范围。在一个实施例中，所述接入节点还使用所述运动信息来调整所述跟踪波束，向所述UE提供覆盖范围。例如，所述接入节点调整波束宽度或波束赋形增益，确保覆盖范围提供给所述UE。再如，如果所述UE快速移动，所述接入节点增加用于向所述UE提供覆盖范围的跟踪波束的数量。再如，如果所述UE快速移动，所述接入节点增加用于向所述UE提供覆盖范围的跟踪波束的频率。再如，如果所述UE缓慢移动或停止移动，所述接入节点减少用于向所述UE提供覆盖范围的跟踪波束的数量。通常，重配置或调整所述跟踪波束称为波束管理。
在一个实施例中，相对于所述UE的UE移动性用于波束管理。相对于UE的UE移动性对配置所述跟踪波束有影响。例如，如果所述UE直接远离所述接入节点快速移动，则所述接入节点可以保持跟踪波束的数量或频率不变，因为所述UE很可能停留在当前通信波束的覆盖范围内，不需要改变通信波束。然而，当所述UE继续远离所述接入节点移动时，所述接入节点可以增加跟踪波束的波束赋形增益。例如，如果所述UE直接朝向所述接入节点快速移动，则所述接入节点可以保持跟踪波束的数量不变，因为所述UE很可能停留在当前通信波束的覆盖范围内，不需要改变通信波束。例如，如果所述UE远离或朝向所述接入节点移动，则所述接入节点可以改变跟踪波束的倾角，以覆盖靠近所述接入节点(如果所述UE朝向所述接入节点移动)或远离所述接入节点(如果所述UE远离所述接入节点移动)的区域。所述倾角相对于水平面，例如地球等。所述接入节点也可以在这些情况下调整波束赋形增益。所述接入节点还可以在所述UE在不直接远离或朝向所述接入节点的方向上移动的情况下调整跟踪波束的倾角。再如，如果所述UE在与所述接入节点正交的方向上快速移动，则所述接入节点可能需要配置跟踪波束的数量或频率，向所述UE提供覆盖范围，从而使UE能够在所述UE快速穿过波束宽度相对窄的通信波束的覆盖范围时测量跟踪波束。此外，所述接入节点可以增加跟踪波束的波束宽度，以延长所述UE在每个跟踪波束的覆盖范围内停留的时间。
在一个实施例中，将所述UE的移动性信息投影到正交坐标系上，产生所述UE的移动性沿正交坐标系的不同轴的正交分量。所述接入节点使用所述UE的移动性的正交分量来执行波束管理。在一个实施例中，所述UE将所述移动性信息投影到正交坐标系上，并向所述接入节点提供所述UE的移动性的正交分量，所述接入节点使用所述UE的移动性的正交分量来执行波束管理。在一个示例中，二维正交坐标系具有与使用中的UE波束的波束指向(boresight)平行的第一轴和与使用中的UE波束的波束指向正交的第二轴，其中，所述UE的波束指向即为最大天线增益的轴，通常朝向所述接入节点。类似的三维正交坐标系可以具有与UE的波束指向平行的第一轴以及都与UE的波束指向正交的第二轴和第三轴，这两者相互正交。
图5为UE的移动性信息和将移动性信息投影到正交坐标系上的一个示例的示意图500。图5以图形方式显示了UE 505在从第一位置移动到第二位置时的移动性。为了避免混淆，在第二位置，将UE 505示为UE 510。UE 505的移动性以图形方式示为二维运动矢量515。虽然UE 505的移动性以二维(例如，X-Y坐标系)示出，但是任何UE的移动性也可以发生在三维空间。本文提供的示例性实施例可以在二维或三维空间中操作。因此，对二维运动的说明不应被解释为限制示例性实施例的范围或精神。
运动矢量515可以投影到二维X-Y坐标系上，得到两个正交分量分别表示的运动分量。如图5所示，运动矢量515具有Y轴分量520和X轴分量525。在一个示例中，两个轴中的一个轴与UE 505的波束指向(boresight)对齐。一个轴的正交分量的大小(即长度)是沿该轴的运动量。例如，如果Y轴分量520和X轴分量525的大小大致相等，则UE 505朝向或远离接入节点移动大约45度。又如，如果Y轴与UE 505的波束指向对齐，而且如果Y轴分量520大致等于运动矢量515而X轴分量525大致等于0，则UE 505在Y轴上朝向或远离接入节点移动。
虽然本文提供的论述侧重于正交坐标系，但是示例性实施例还可以在确定运动分量时使用非正交坐标系操作。此外，论述侧重于相对于UE的坐标系。然而，示例性实施例可以使用相对于接入节点或任何其它参考点的坐标系操作。因此，侧重于相对于UE的正交坐标系不应被解释为限制示例性实施例的范围或精神。
图6A示出了一种示例性通信系统600，突出了在与UE的波束指向正交的方向上的运动。通信系统600包括服务UE 610的接入节点605。UE 610随着运动矢量615移动。如图6A所示，运动矢量615在X轴上，即与UE 610的波束指向正交的方向。
图6B示出了一种示例性通信系统650，突出了在与UE的波束指向几乎平行的方向上的运动。通信系统650包括服务UE 660的接入节点655。UE 660随着运动矢量665移动。如图6B所示，运动矢量665的分量主要在Y轴上，即在与UE 610的波束指向几乎平行的方向上。
根据一个实施例，所述UE提供所述运动信息。所述UE使用所述UE中包括的传感器来收集所述运动信息并将所述运动信息上报给所述接入节点。现代UE可以包括大量传感器，包括但不限于三维陀螺仪、加速仪、磁力仪、全球卫星定位系统(global positioningsystem，GPS)传感器等。在一个实施例中，所述UE处理来自所述传感器的原始信息并将所述运动信息上报给所述接入节点。例如，所述运动信息包括运动方向、运动速度、运动速率等中的一个或多个。在所述UE不在相对一致的方向上移动的情况下，所述UE还可以对传感器信息进行处理，以确定运动的总体方向。例如，所述UE可以平均各种运动方向，得到总体运动方向，例如，最近运动越多，权重越大。在一个实施例中，所述UE将来自所述传感器的原始信息上报给所述接入节点，所述接入节点处理所述原始信息以确定所述运动信息。
根据一个示例性实施例，所述UE将所述运动信息投影到坐标系上，并将所述运动信息的正交分量提供给所述接入节点。在一个示例中，所述UE将所述运动信息投影到二维正交坐标系上，并将所述运动信息的正交分量上报给所述接入节点。在一个示例中，所述UE将所述运动信息投影到三维正交坐标系上，并将所述运动信息的正交分量上报给所述接入节点。在一个示例中，所述UE将所述运动信息投影到二维非正交坐标系上，并将所述运动信息的非正交分量上报给所述接入节点。在一个示例中，所述UE将所述运动信息投影到三维非正交坐标系上，并将所述运动信息的非正交分量上报给所述接入节点。上述坐标系可以相对于UE、接入点、绝对地球坐标系等。在上述所有实施例中，每个分量由速度或方向表示。
根据一个示例性实施例，所述UE在运动信息报告中提供所述运动信息。在一个实施例中，所述UE用于周期性地提供所述运动信息报告。在一个实施例中，所述UE用于在接收上报所述运动信息的指令或请求时提供所述运动信息报告。在一个实施例中，所述UE用于在确定所述运动信息与先前上报的运动信息发生显著变化时提供所述运动信息报告。属于显著变化的变化量可以在技术标准中、由通信系统的运营商或由设备本身通过协作技术来规定。在一个实施例中，所述运动信息报告通过独立消息发送。在一个实施例中，所述运动信息报告与其它消息、应答消息、随机接入尝试(例如随机接入前导的传输)、调度请求等一起捎带。
图7A示出了一种通信系统700，突出了根据UE的运动信息配置跟踪波束的第一示例。通信系统700包括服务UE 710的接入节点705。接入节点705使用波束715进行通信，UE710使用波束717进行通信。UE 710随着与UE 710使用的波束的指向正交的运动矢量720移动。
接入节点705使用UE 710提供的运动信息来预测UE 710的位置。例如，在第一时间，接入节点705估计UE 710位于第一位置(为避免混淆，示为使用波束722进行通信的UE720)，在第二时间，接入节点705估计UE 710位于第二位置(为避免混淆，示为使用波束732进行通信的UE 730)。接入节点705配置跟踪波束，例如跟踪波束725和735，以使UE 710继续测量跟踪波束、确定最佳通信波束并上报最佳通信波束。由于接入节点705具有UE 710的运动信息，因此接入节点705能够在预计UE 710到达第一和第二位置的大约时间配置跟踪波束覆盖位于第一和第二位置的UE 710，使得UE 710继续测量跟踪波束。
在图7A所示的示例中，UE在与其波束指向正交的方向上移动，因此UE快速穿过跟踪波束的覆盖范围。接入节点在获取运动矢量的正交分量之后，能够确定UE的移动与接入节点正交并相应地配置跟踪波束。接入节点可以分配支持UE移动方向等的跟踪波束。例如，如果UE快速移动，则接入节点可以配置更多跟踪波束，或者接入节点可以更频繁地切换跟踪波束(即增加跟踪波束频率)。而如果UE缓慢移动，则接入节点可以配置少量跟踪波束，或者降低跟踪波束频率。此外，如果UE在与接入节点不正交的方向上移动，则此时配置的跟踪波束可以比运动与接入节点正交时接入节点配置的跟踪波束少，或者接入节点可以不那么频繁地切换跟踪波束。
图7B示出了一种通信系统700，突出了根据UE的运动信息配置跟踪波束的第二示例。通信系统700包括服务UE 710的接入节点705。接入节点705使用波束715进行通信，UE710使用波束717进行通信。UE 710随着与UE 710的波束指向正交的运动矢量720移动。
接入节点705使用UE 710提供的运动信息来预测UE 710的区域。例如，在某一时间，接入节点705估计UE 710位于区域757中(为避免混淆，示为位于区域757的中心并使用波束760进行通信的UE 755)。接入节点705配置跟踪波束，例如跟踪波束765、767和769，以使UE 710继续测量跟踪波束、确定最佳通信波束并上报最佳通信波束。由于接入节点705具有UE 710的运动信息，因此接入节点705能够配置跟踪波束覆盖区域757和位于其中的UE710，使得UE 710继续测量跟踪波束。
预测区域的大小可以是UE移动性的函数，对接入节点配置的跟踪波束的数量有影响。例如，如果第一预测区域的大小小于第二预测区域的大小，则接入节点可以配置少量跟踪波束来覆盖第一预测区域。或者，接入节点可以配置相同数量的跟踪波束来覆盖第二预测区域，但各个跟踪波束的波束宽度更大。或者，接入节点可以配置更多波束宽度较小或相等的跟踪波束来覆盖第二预测区域。
再如，如果UE直接远离接入节点移动，则接入节点可以配置波束赋形增益增加的跟踪波束，以补偿由于UE远离接入节点移动时接入节点与UE之间的距离增加而增加的路径损耗。又如，如果UE直接朝向接入节点移动，则接入节点可以配置波束宽度增加的跟踪波束，以允许UE突然改变移动方向。
又如，如果UE在直接朝向或远离接入节点之间且与接入节点正交的方向上移动，则接入节点可以使用数量增加的跟踪波束、数量减少的跟踪波束、增加的波束赋形增益或增加的波束宽度的任意组合，从而帮助确保UE继续能够及时地测量跟踪波束。
图8为在接入节点根据运动信息配置跟踪波束的过程中发生的示例性操作800的流程图。操作800可以表示当接入节点根据由所述接入节点服务的UE提供的运动信息配置跟踪波束时发生在所述接入节点中的操作。
操作800开始于：所述接入节点从所述接入节点服务的一个或多个UE接收运动信息(步骤805)。所述运动信息可以包括所述UE的速度信息或所述UE的方向信息或所述UE的速度信息和方向信息。所述运动信息可以通过运动信息报告接收。所述运动信息报告可以单独接收，也可以与其它消息或报告一起捎带。所述运动信息报告可以周期性地或者根据请求或指令而接收。所述接入节点预测所述UE的区域(步骤807)。所述接入节点使用所述运动信息(或所述运动信息的正交分量)来预测所述UE的区域。所述接入节点配置跟踪波束，向所述UE提供覆盖范围(步骤809)。所述接入节点可以改变所述跟踪波束的数量、所述跟踪波束的频率、所述跟踪波束的周期、所述跟踪波束的波束宽度、所述跟踪波束的波束赋形增益或其组合，从而帮助确保所述跟踪波束在所述UE移动时覆盖所述UE。所述跟踪波束的配置根据所述UE的预测位置进行。根据所述配置发送所述跟踪波束(步骤811)。
所述接入节点接收其它运动信息(步骤813)。所述接入节点预测所述UE的区域(步骤815)。所述接入节点使用所述运动信息(或所述运动信息的正交分量)来预测所述UE的区域。所述接入节点适配所述跟踪波束，向所述UE提供覆盖范围(步骤817)。根据适配后的配置发送所述跟踪波束(步骤819)。虽然此处提供的论述侧重于接入节点使用运动信息来预测UE的区域，然后根据预测区域执行波束管理，但如果能够获得更大的预测精度以使接入节点能够使用运动信息来预测UE的位置，则接入节点可以利用预测位置执行波束管理。
图9为在UE上报运动信息和测量跟踪波束的过程中发生的示例性操作900的流程图。操作900可以表示当UE上报运动信息和测量跟踪波束时发生在所述UE中的操作。
操作900开始于：所述UE检测运动信息(步骤905)。所述运动信息可以从UE中包括的传感器检测到。所述运动信息可以包括所述UE的速度信息或所述UE的方向信息或所述UE的速度信息和方向信息。所述UE可以将所述运动信息投影到坐标系上，得到所述UE的运动的分量(步骤907)。所述坐标系可以是正交的，也可以是非正交的。所述坐标系可以是二维的，也可以是三维的。所述UE上报所述运动信息(步骤909)。所述UE测量跟踪波束(步骤911)。所述UE上报最佳跟踪波束(步骤913)。所述UE可以测量多个跟踪波束，将具有最高测量值的跟踪波束选择为所述最佳跟踪波束。
图10示出了示例性通信系统1000。通常，系统1000使多个无线或有线用户能够发送和接收数据和其它内容。系统1000可以实现一种或多种信道接入方法，例如码分多址(code division multiple access，CDMA)、时分多址(time division multiple access，TDMA)、频分多址(frequency division multiple access，FDMA)、正交FDMA(orthogonalFDMA，OFDMA)、单载波FDMA(FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)或非正交多址(non-orthogonal multiple access，NOMA)。
在该示例中，通信系统1000包括电子设备(electronic device，ED)1010a至1010c、无线接入网(radio access network，RAN)1020a和1020b、核心网1030、公共交换电话网络(public switched telephone network，PSTN)1040、互联网1050以及其它网络1060。虽然图10示出了一定数量的这些组件或元件，但是系统1000可以包括任意数量的这些组件或元件。
ED 1010a至1010c用于在系统1000中进行操作和/或通信。例如，ED 1010a至1010c用于通过无线或有线通信信道来发送或接收。ED 1010a至1010c分别表示任何合适的终端用户设备，可以包括如下设备(或可以称为)：用户设备(user equipment/device，UE)、无线收发单元(wireless transmit or receive unit，WTRU)、移动站、固定或移动用户单元、蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触控板、无线传感器或消费电子设备。
这里的RAN 1020a和1020b分别包括基站1070a和1070b。基站1070a和1070b分别用于与ED 1010a至1010c中的一个或多个进行无线连接，以便能够接入核心网1030、PSTN1040、互联网1050和/或其它网络1060。例如，基站1070a和1070b可以包括(或是)若干熟知设备中的一个或多个，例如基站收发台(base transceiver station，BTS)、3G基站(NodeB)、演进型基站(evolved NodeB，eNodeB)、下一代(Next Generation，NG)基站(gNB)、家庭基站、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器。ED 1010a至1010c用于与互联网1050连接和通信，并且可以接入核心网1030、PSTN 1040或其它网络1060。
在图10所示的实施例中，基站1070a是RAN 1020a的一部分，RAN 1020a可以包括其它基站、元件和/或设备。同样地，基站1070b是RAN 1020b的一部分，RAN 1020b可以包括其它基站、元件或设备。基站1070a和1070b分别进行操作，在特定地理区域(有时称为“小区”)内发送或接收无线信号。在一些实施例中，可以采用多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，MIMO)技术，使得每个小区具有多个收发器。
基站1070a和1070b使用无线通信链路通过一个或多个空口1090与ED 1010a至1010c中的一个或多个进行通信。空口1090可以利用任何合适的无线接入技术。
可以设想的是，系统1000可以使用多信道接入功能，包括如上所述的方案。在具体实施例中，基站和ED实现5G新空口(New Radio，NR)、LTE、LTE-A或LTE-B。当然，也可以使用其它多址接入方案和无线协议。
RAN 1020a和1020b与核心网1030通信，向ED 1010a至1010c提供语音、数据、应用、基于IP的语音传输(Voice over Internet Protocol，VoIP)或其它服务。能够理解的是，RAN 1020a和1020b或核心网1030可以与一个或多个其它RAN(未示出)直接或间接通信。核心网1030还可以充当其它网络(例如PSTN 1040、互联网1050和其它网络1060)接入的网关。另外，ED 1010a至1010c中的一些或全部可以包括使用不同无线技术和/或协议通过不同无线链路与不同无线网络进行通信的功能。代替无线通信(或除无线通信之外)，ED可以通过有线通信信道与服务提供商或交换机(未示出)以及与互联网1050通信。
虽然图10示出了通信系统的一个示例，但是可以对图10进行各种更改。例如，在任何合适配置中，通信系统1000可以包括任意数量的ED、基站、网络或其它组件。
图11A和图11B示出了可以实现根据本发明的各种方法和教导的示例性设备。具体地，图11A示出了示例性ED 1110，图11B示出了示例性基站1170。这些组件可以用于系统1000或任何其它合适的系统中。
如图11A所示，ED 1110包括至少一个处理单元1100。处理单元1100实现ED 1110的各种处理操作。例如，处理单元1100可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它使ED 1110能够在系统1000中操作的功能。处理单元1100还支持上文详细描述的方法和教导。每个处理单元1100包括任何合适的用于执行一个或多个操作的处理或计算设备。每个处理单元1100可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路等。
ED 1110还包括至少一个收发器1102。收发器1102用于对数据或其它内容进行调制，以通过至少一个天线或网络接口控制器(Network Interface Controller，NIC)1104进行传输。收发器1102还用于对通过至少一个天线1104接收的数据或其它内容进行解调。每个收发器1102包括任何合适的用于生成进行无线或有线传输的信号或用于处理通过无线或有线方式接收的信号的结构。每个天线1104包括任何合适的用于发送或接收无线或有线信号的结构。ED 1110可以使用一个或多个收发器1102，也可以使用一个或多个天线1104。虽然收发器1102示为单个功能单元，但还可以使用至少一个发射器和至少一个单独的接收器来实现。
ED 1110还包括一个或多个输入/输出设备1106或接口(例如连接到互联网1050的有线接口)。输入/输出设备1106有助于与网络中的用户或其它设备进行交互(网络通信)。每个输入/输出设备1106包括任何合适的用于向用户提供信息或从用户接收信息的结构，例如扬声器、麦克风、数字键盘、键盘、显示器或触摸屏，包括网络接口通信。
另外，ED 1110包括至少一个存储器1108。存储器1108存储ED 1110使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器1108可以存储处理单元1100执行的软件或固件指令以及用于减少或消除传入信号中的干扰的数据。每个存储器1108包括任何合适的一个或多个易失性或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数字(secure digital，SD)存储卡等。
如图11B所示，基站1170包括至少一个处理单元1150、至少一个收发器1152(包括发射器和接收器的功能)、一个或多个天线1156、至少一个存储器1158和一个或多个输入/输出设备或接口1166。本领域技术人员可以理解的调度器与处理单元1150耦合。调度器可以包括在基站1170内或与基站1170分开操作。处理单元1150实现基站1170的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。处理单元1150还可以支持上文详细描述的方法和教导。每个处理单元1150包括任何合适的用于执行一个或多个操作的处理或计算设备。每个处理单元1150可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路等。
每个收发器1152包括任何合适的用于生成与一个或多个ED或其它设备进行无线或有线传输的信号的结构。每个收发器1152还包括任何适合的用于处理从一个或多个ED或其它设备通过无线或有线方式接收的信号的结构。虽然示出了发射器和接收器组合为收发器1152，但发射器和接收器可以是单独的组件。每个天线1156包括任何合适的用于发送或接收无线或有线信号的结构。虽然这里示出了共用天线1156与收发器1152耦合，但一个或多个天线1156可以与收发器1152耦合，从而允许单独的天线1156与发射器和接收器(如果配置为单独的组件)耦合。每个存储器1158包括任何合适的一个或多个易失性或非易失性存储和检索设备。每个输入/输出设备1166有助于与网络中的用户或其它设备进行交互(网络通信)。每个输入/输出设备1166包括任何合适的用于向用户提供信息或从用户接收信息/提供来自用户的信息的结构，包括网络接口通信。
图12为计算系统1200的框图，计算系统1200可以用来实现本文公开的设备和方法。例如，计算系统可以是UE、接入网(access network，AN)、移动性管理(mobilitymanagement，MM)、会话管理(session management，SM)、用户面网关(user plane gateway，UPGW)或接入层(access stratum，AS)中的任一实体。具体设备可以使用所有示出的组件或仅这些部件的一个子集，且设备的集成程度可能不同。此外，一种设备可以包含组件的多个实例，例如多个处理单元、多个处理器、多个存储器、多个发射器、多个接收器等。计算系统1200包括处理单元1202。处理单元包括中央处理器(central processing unit，CPU)1214、存储器1208，还可以包括与总线1220连接的大容量存储器1204、视频适配器1210以及I/O接口1212。
总线1220可以是任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储总线或存储控制器、外设总线或视频总线。CPU 1214可以包括任何类型的电子数据处理器。存储器1208可以包括任何类型的非瞬时性系统存储器，例如静态随机存取存储器(static randomaccess memory，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)或其组合。在一个实施例中，存储器1208可以包括在开机时使用的ROM以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。
大容量存储器1204可以包括任何类型的非瞬时性存储设备，用于存储数据、程序和其它信息并使这些数据、程序和其它信息可通过总线1220访问。大容量存储器1204可以包括固态硬盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等的一种或多种。
视频适配器1210和I/O接口1212提供接口以将外部输入和输出设备耦合到处理单元1202。如图所示，输入和输出设备的示例包括与视频适配器1210耦合的显示器1218和与I/O接口1212耦合的鼠标、键盘或打印机1216。其它设备可以与处理单元1202耦合，并且可以使用其它或更少接口卡。例如，可以使用通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)(未示出)等串行接口为外部设备提供接口。
处理单元1202还包括一个或多个网络接口1206，网络接口1206可以包括以太网电缆等有线链路或连接到接入节点或不同网络的无线链路。网络接口1206允许处理单元1202通过网络与远程单元进行通信。例如，网络接口1206可以通过一个或多个发射器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元1202与局域网1222或广域网耦合，以与其它处理单元、互联网或远程存储设施等远程设备进行数据处理和通信。
应当理解，本文所提供的实施例方法中的一个或多个步骤可以由对应的单元或模块执行。例如，信号可以由发送单元或发送模块发送。信号可以由接收单元或接收模块接收。信号可以由处理单元或处理模块处理。其它步骤可以由确定单元或模块、配置单元或模块、投影单元或模块、指定单元或模块、修改单元或模块、检测单元或模块、调整单元或模块执行。各个单元或模块可以是硬件、软件或其组合。例如，这些单元或模块中的一个或多个可以是集成电路，例如现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)。
虽然本发明及其优点已详细描述，但是应当理解，在不脱离所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种改变、替代和更改。

Claims (20)

1.一种用于操作接入节点的计算机实现方法，其特征在于，所述方法包括：
所述接入节点根据通信波束从用户设备(user equipment，UE)接收运动信息；
所述接入节点根据所述运动信息确定所述UE的预测区域；
所述接入节点根据所述UE的预测区域配置多个跟踪波束；
所述接入节点发送所述多个跟踪波束。
2.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其特征在于，所述运动信息与所述接入节点有关。
3.根据权利要求1或2所述的计算机实现方法，其特征在于，所述配置多个跟踪波束包括：指定所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
4.根据权利要求1、2或3所述的计算机实现方法，其特征在于，所述运动信息包括所述UE的方向信息或所述UE的速度信息中的至少一种。
5.根据权利要求1、2或3所述的计算机实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述接入节点从所述UE接收更新后的运动信息；
所述接入节点根据所述更新后的运动信息适配所述多个跟踪波束。
6.根据权利要求5所述的计算机实现方法，其特征在于，所述适配所述多个跟踪波束包括：调整所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
7.根据权利要求1、2、5或6所述的计算机实现方法，其特征在于，所述多个跟踪波束包括至少一个信道状态信息参考信号(channel state information reference signal，CSI-RS)资源集。
8.一种用于操作用户设备(user equipment，UE)的计算机实现方法，其特征在于，所述方法包括：
所述UE通过内置传感器检测所述UE的运动信息；
所述UE根据通信波束向接入节点发送所述运动信息；
所述UE接收至少一个跟踪波束，其中，所述至少一个跟踪波束根据所述运动信息配置。
9.根据权利要求8所述的计算机实现方法，其特征在于，所述运动信息包括所述UE的方向信息或所述UE的速度信息中的至少一种。
10.根据权利要求8或9所述的计算机实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述UE通过所述内置传感器检测所述UE的更新后的运动信息；
所述UE向接入节点发送所述更新后的运动信息。
11.根据权利要求8或9所述的计算机实现方法，其特征在于，所述方法还包括：所述UE将所述运动信息投影到坐标系上，得到所述运动信息的分量。
12.一种接入节点，其特征在于，所述接入节点包括：
含有指令的非瞬时性存储器；
与所述存储器通信的一个或多个处理器，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
根据通信波束从用户设备(user equipment，UE)接收运动信息，
根据所述运动信息确定所述UE的预测位置，
根据所述UE的预测位置配置多个跟踪波束，
发送所述多个跟踪波束。
13.根据权利要求12所述的接入节点，其特征在于，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：指定所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
14.根据权利要求12或13所述的接入节点，其特征在于，所述运动信息包括所述UE的方向信息或所述UE的速度信息中的至少一种。
15.根据权利要求12或13所述的接入节点，其特征在于，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：从所述UE接收更新后的运动信息，根据所述更新后的运动信息适配所述多个跟踪波束。
16.根据权利要求12或13所述的接入节点，其特征在于，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：调整所述多个跟踪波束的波束宽度、所述多个跟踪波束的波束赋形增益、所述多个跟踪波束的周期、所述多个跟踪波束的数量、所述多个跟踪波束的时隙偏移量或所述多个跟踪波束的时频资源的数量中的至少一个。
17.根据权利要求12、13、15或16所述的接入节点，其特征在于，所述多个跟踪波束包括至少一个信道状态信息参考信号(channel state information reference signal，CSI-RS)资源集。
18.一种用户设备(user equipment，UE)，其特征在于，所述UE包括：
含有指令的非瞬时性存储器；
与所述存储器通信的一个或多个处理器，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
通过内置传感器检测所述UE的运动信息，
根据通信波束向接入节点发送所述运动信息，
接收至少一个跟踪波束，其中，所述至少一个跟踪波束根据所述运动信息配置。
19.根据权利要求18所述的UE，其特征在于，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：通过所述内置传感器检测所述UE的更新后的运动信息，向接入节点发送所述更新后的运动信息。
20.根据权利要求18或19所述的UE，其特征在于，所述一个或多个处理器还执行所述指令以：将所述运动信息投影到坐标系上，得到所述运动信息的分量。
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